Phản Ứng FeCl3 + H2SO4 Loãng: Chi Tiết và Ứng Dụng

Phản ứng giữa FeCl3 (Sắt(III) clorua), H2SO4 loãng (axit sunfuric loãng) và KMnO4 (Kali permanganat) là một phản ứng oxy hóa khử quan trọng trong hóa học. Phản ứng này không chỉ minh họa tính chất hóa học của các chất tham gia mà còn có nhiều ứng dụng trong thực tế. Dưới đây là phương trình phản ứng chi tiết, điều kiện thực hiện, hiện tượng quan sát và các ví dụ minh họa liên quan đến “Fecl3 + H2so4 Loãng”

Phương trình phản ứng

Phương trình hóa học đầy đủ và cân bằng của phản ứng như sau:

10FeCl3 + 24H2SO4 + 6KMnO4 → 15Cl2 ↑ + 5Fe2(SO4)3 + 24H2O + 6MnSO4 + 3K2SO4

Điều kiện phản ứng

Nhiệt độ: Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ phòng.
Môi trường: Axit sunfuric (H2SO4) loãng đóng vai trò là môi trường axit.

Cách thực hiện phản ứng

Chuẩn bị dung dịch FeCl3.
Thêm từ từ dung dịch H2SO4 loãng vào dung dịch FeCl3.
Nhỏ từng giọt dung dịch KMnO4 vào hỗn hợp trên và quan sát.

Hiện tượng nhận biết

Khí clo (Cl2) thoát ra: Đây là dấu hiệu quan trọng nhất, khí clo có màu vàng lục và mùi hắc đặc trưng.
Màu tím của KMnO4 biến mất: Do KMnO4 bị khử thành MnSO4 không màu.
Dung dịch chuyển màu: Dung dịch có thể chuyển màu do sự tạo thành của các ion sắt và mangan khác nhau.

Vai trò của các chất trong phản ứng

FeCl3: Chất bị oxy hóa (chất khử). Sắt (Fe) trong FeCl3 có số oxy hóa +3, bị oxy hóa lên +3 trong Fe2(SO4)3 (thực tế không thay đổi số oxy hóa). Cl^– trong FeCl3 bị oxy hóa thành Cl₂.
KMnO4: Chất oxy hóa. Mangan (Mn) trong KMnO4 có số oxy hóa +7, bị khử xuống +2 trong MnSO4.
H2SO4: Cung cấp môi trường axit cho phản ứng xảy ra và tham gia vào quá trình tạo muối sunfat.

Ứng dụng của phản ứng

Phản ứng này có thể được sử dụng trong:

Phòng thí nghiệm: Để điều chế khí clo trong quy mô nhỏ.
Phân tích hóa học: Để định lượng FeCl3 hoặc KMnO4.
Nghiên cứu: Để nghiên cứu cơ chế phản ứng oxy hóa khử.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho 200ml dung dịch FeCl3 tác dụng với H2SO4 loãng dư, sau đó thêm từ từ dung dịch KMnO4 đến khi màu tím vừa biến mất. Tính thể tích khí clo thoát ra (đktc).

Hướng dẫn giải:

Viết phương trình phản ứng:

10FeCl3 + 24H2SO4 + 6KMnO4 → 15Cl2 ↑ + 5Fe2(SO4)3 + 24H2O + 6MnSO4 + 3K2SO4

Giả sử số mol FeCl3 là x mol.
Theo phương trình, số mol Cl2 tạo ra là 1.5x mol.
Tính thể tích khí clo: V = n 22.4 = 1.5x 22.4 (lít).

Ví dụ 2: Để oxy hóa hoàn toàn 0.1 mol FeCl3 trong môi trường H2SO4 loãng cần bao nhiêu mol KMnO4?